Energianeutraaliusvaatimusten vaikutukset jätevedenpuhdistamojen toimintaan kansallisella tasolla
Korpela, Tiitus (2025)
2025
Sähkötekniikan DI-ohjelma - Master's Programme in Electrical Engineering
Informaatioteknologian ja viestinnän tiedekunta - Faculty of Information Technology and Communication Sciences
This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Hyväksymispäivämäärä
2025-02-28
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tuni-202502272485
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tuni-202502272485
Tiivistelmä
Jätevedenpuhdistamot kuluttavat paljon energiaa. Suurin osa energiasta kulutetaan sähkönä, joka hankitaan puhdistamon ulkopuolelta. Euroopan unionilla (EU) on kunnianhimoiset ilmastotavoitteet. EU onkin tunnistanut jätevedenpuhdistamojen merkittävän roolin kasvihuonekaasujen vähentämisessä sekä ilmastotavoitteiden saavuttamisessa. EU säätelee yhdyskuntajätevesien käsittelyä omalla yhdyskuntajätevesidirektiivillään. Direktiivin päivitetyssä versiossa on mukana vaatimus, jonka mukaan jätevedenpuhdistamojen on saavutettava energianeutraalius kansallisella tasolla vuoteen 2045 mennessä. EU:n mukaan selkeä oikeudellinen velvoite on edellytys todellisen edistyksen saavuttamiseksi jätevedenpuhdistamojen energiantuotossa.
Jätevesi sisältää paljon energiaa, joka on mahdollista ottaa talteen. Jätevedenpuhdistusprosessissa syntyy lietettä, joka kerätään talteen jatkokäsittelyä varten. Lietteestä on mahdollista tuottaa korkean metaanipitoisuuden omaavaa biokaasua. Biokaasua käytetään sähkön ja lämmön yhteistuotannossa. Jätevedenpuhdistamot voivat lisäksi tuottaa lämpöenergiaa ottamalla talteen jäteveden sisältämää lämpöenergia sekä käyttämällä puhdistamojen vapaata pinta-alaa aurinkoenergian tuottamiseen. Tämän työn tavoitteena oli tutkia, mitä vaikutuksia energianeutraaliusvaatimuksella on jätevedenpuhdistamojen toimintaan Suomessa ja miten puhdistamot voivat mahdollisimman kustannustehokkaasti saavuttaa energianeutraaliuden. Yhdistelemällä esiteltyjä keinoja, puhdistamojen on mahdollista tuottaa yhtä paljon energiaa kuin ne kuluttavat.
Työssä perehdyttiin tutkimuksiin jätevedenpuhdistamojen energiantuotannosta. Aineistona käytettiin Kempeleessä toimivan Lakeuden keskuspuhdistamon tarjoamaa dataa energiankulutuksesta ja tuotannosta. Aineiston perusteella luotiin erilaisia tulevaisuuden skenaarioita siitä, miten Lakeuden keskuspuhdistamo voi saavuttaa energianeutraaliuden. Tulosten perusteella luotiin laajempaa kuvaa energianeutraaliuden saavuttamisen mahdollisuuksista ja vaikutuksista. Aihetta tutkittiin teknisestä, taloudellisesta ja juridisesta näkökulmasta.
Tuloksena huomattiin, että täyden energianeutraaliuden saavuttaminen vaatii suuria investointeja, jotka ovat helposti taloudellisesti kannattamattomia. Biokaasun tuotannon ja hyödyntämisen havaittiin olevan avainasemassa tavoitteen saavuttamisessa. Etenkin biokaasun tuottaminen erillisillä laitoksilla puhdistamojen ulkopuolella tunnistettiin toimivaksi ratkaisuksi. Biokaasun avulla on mahdollista saavuttaa täysi omavaraisuus lämpöenergian suhteen. Aurinkoenergian havaittiin olevan kustannustehokas ratkaisu tuottaa energiaa, mutta verrattaessa kokonaiskulutukseen sen osuus on melko marginaalinen. Jäteveden lämmön talteenotto todettiin tässä työssä kannattamattomaksi.
Työn tulosten perusteella havaittiin, että täyden energianeutraaliuden saavuttaminen on haastavaa. Vesihuoltolaitoksilla on muita ydintoiminnan kannalta kriittisempiä investointeja tehtävänään. Energiainvestoinnit tulevat tärkeysjärjestyksessä näiden jälkeen. Haastavaa on myös saavuttaa energianeutraalius kaikkien puhdistamojen kannalta tasapuolisesti. Tuotaessa uutta direktiiviä kansalliseen lainsäädäntöön, on selkeästi määritettävä, miten kaikki puhdistamot saadaan mahdollisimman tasapuolisesti mukaan.
Jätevesi sisältää paljon energiaa, joka on mahdollista ottaa talteen. Jätevedenpuhdistusprosessissa syntyy lietettä, joka kerätään talteen jatkokäsittelyä varten. Lietteestä on mahdollista tuottaa korkean metaanipitoisuuden omaavaa biokaasua. Biokaasua käytetään sähkön ja lämmön yhteistuotannossa. Jätevedenpuhdistamot voivat lisäksi tuottaa lämpöenergiaa ottamalla talteen jäteveden sisältämää lämpöenergia sekä käyttämällä puhdistamojen vapaata pinta-alaa aurinkoenergian tuottamiseen. Tämän työn tavoitteena oli tutkia, mitä vaikutuksia energianeutraaliusvaatimuksella on jätevedenpuhdistamojen toimintaan Suomessa ja miten puhdistamot voivat mahdollisimman kustannustehokkaasti saavuttaa energianeutraaliuden. Yhdistelemällä esiteltyjä keinoja, puhdistamojen on mahdollista tuottaa yhtä paljon energiaa kuin ne kuluttavat.
Työssä perehdyttiin tutkimuksiin jätevedenpuhdistamojen energiantuotannosta. Aineistona käytettiin Kempeleessä toimivan Lakeuden keskuspuhdistamon tarjoamaa dataa energiankulutuksesta ja tuotannosta. Aineiston perusteella luotiin erilaisia tulevaisuuden skenaarioita siitä, miten Lakeuden keskuspuhdistamo voi saavuttaa energianeutraaliuden. Tulosten perusteella luotiin laajempaa kuvaa energianeutraaliuden saavuttamisen mahdollisuuksista ja vaikutuksista. Aihetta tutkittiin teknisestä, taloudellisesta ja juridisesta näkökulmasta.
Tuloksena huomattiin, että täyden energianeutraaliuden saavuttaminen vaatii suuria investointeja, jotka ovat helposti taloudellisesti kannattamattomia. Biokaasun tuotannon ja hyödyntämisen havaittiin olevan avainasemassa tavoitteen saavuttamisessa. Etenkin biokaasun tuottaminen erillisillä laitoksilla puhdistamojen ulkopuolella tunnistettiin toimivaksi ratkaisuksi. Biokaasun avulla on mahdollista saavuttaa täysi omavaraisuus lämpöenergian suhteen. Aurinkoenergian havaittiin olevan kustannustehokas ratkaisu tuottaa energiaa, mutta verrattaessa kokonaiskulutukseen sen osuus on melko marginaalinen. Jäteveden lämmön talteenotto todettiin tässä työssä kannattamattomaksi.
Työn tulosten perusteella havaittiin, että täyden energianeutraaliuden saavuttaminen on haastavaa. Vesihuoltolaitoksilla on muita ydintoiminnan kannalta kriittisempiä investointeja tehtävänään. Energiainvestoinnit tulevat tärkeysjärjestyksessä näiden jälkeen. Haastavaa on myös saavuttaa energianeutraalius kaikkien puhdistamojen kannalta tasapuolisesti. Tuotaessa uutta direktiiviä kansalliseen lainsäädäntöön, on selkeästi määritettävä, miten kaikki puhdistamot saadaan mahdollisimman tasapuolisesti mukaan.